Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Zhiani,Hassan Hadadzadeh,Amir Abdolmaleki
محمد ژیانی (استاد راهنما) حسن حداد زاده (استاد مشاور) امیر عبد الملکی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Sepide Soleymani soodani
سپیده سلیمانی سودانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Performance and microstructure evaluation of carbon cathode in the lithium-thionyl chloride (Li/SOCl2) battery in the presence of poly (vinylpyrrolidone) or PVP modifier in carbon electrode and electrolyte composition
Lithium/thionyl chloride (Li/SOCl 2 ) batteries are considered as promising power sources because of their high energy density, high operation voltage, long storage life and wide operation temperature range. In this thesis, poly(vinylpyrrolidone) or PVP was introduced as an option for improving lithium thionyl chloride battery performance and reduce the amount of lithium chloride insulating layer formed on the carbon cathode. In fact, this polymer by linking with the lithium ions from the lithium electrode oxidation, preventing them from reaching chloride and precipitate them on the carbon surface. The effect of PVP in three-electrode system and battery have been investigated. The electrochemical behavior of this polymer in the electrolyte and carbon paste was investigated using cyclic voltammetry, linear sweep voltametery and chronoamperometry techniques. The CV data as depicted clearly show that the reduction peak has more than doubled the amount of current and more positive potential start in the presence of PVP in the electrolyte. Also, the activity and stability in the presence of PVP in the electrolyte are higher. Structure of the layer formed on the carbon electrode surface examined using scanning electron microscopy that shows the carbon covered by a lower level of insulation layer of lithium chloride, when the PVP is in the electrolyte. The electrochemical experiments in the presence or absence of PVP in the electrolyte in the battery, includes polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy. The results of battery are in agreemment with three electrodes data and showing that the discharge potential is higher and more uniform in the presence of PVP in the battery electrolyte. The polarization curves also show that the presence of the polymer causes the concentration polarization of the battery is being less and therefore has a higher potential. These results are agreement with the results of the electrochemical impedance. Then, the polarization curves and electrochemical impedance spectrum were recorded for number of commercial Li/SOCl 2 , “D” size, bobbin structure with Different duration of using. The results show that with increasing duration of use and formation of denser and thicker lithium chloride on the carbon cathode battery, polarization increases in the mass transfer. more mass and charge transfer resistance with increasing duration of use of the battery in the impedance spectrum of batteries is also significant.
در این پایان نامه، پلیمر پلی(وینیل پیرولیدون) یا PVP به عنوان گزینه مناسبی جهت بهبود عملکرد باتری های لیتیم تیونیل کلرید و کاهش میزان لایه عایق لیتیم کلرید تشکیل شده بر روی کاتد کربنی، معرفی شده است. در واقع این پلیمر با کوئوردینه کردن یون های لیتیم حاصل از اکسایش الکترود لیتیم، مانع از رسیدن آن ها به آنیون کلرید و رسوب آن ها بر روی سطح کربن می شود. باتری های لیتیم تیونیل کلرید به واسطه داشتن ویژگی هایی از قبیل دانسیته توان و ولتاژ بالا، زمان طولانی ماندگاری، محدوده وسیع دمای عملکرد و ... در میان سایر باتری ها منحصر به فرد هستند. در این تحقیق تأثیر حضور پلیمر PVP در سیستم سه الکترودی و در باتری بررسی شده است. تأثیرگذاری و کارایی این پلیمر در الکترولیت و خمیر کربن سیستم سه الکترودی با استفاده از روش های ولتامتری چرخه ای، کرونوآمپرومتری و روبش خطی پتانسیل مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل از آزمون های الکتروشیمیایی در سیستم سه الکترودی نشان می دهند که پیک های کاهش تیونیل کلرید بر روی الکترود کار کربن دارای مقدار جریان بیش از دو برابر و پتانسیل آغاز مثبت تری با حضور PVP در الکترولیت هستند. همچنین فعالیت و پایداری سیستم در حضور PVP در الکترولیت بیش تر است. ساختار سطحی و لایه تشکیل شده بر روی الکترود کربن نیز به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت که مشخص شد سطح کربن در حضور PVP در الکترولیت توسط لایه عایق لیتیم کلرید کم تری پوشیده می شود. آزمون های الکتروشیمیایی در باتری در حضور و عدم حضور PVP در الکترولیت شامل، ثبت منحنی های پلاریزاسیون و طیف بینی امپدانس الکتروشیمیایی است. نتایج بدست آمده در باتری با داده های حاصل از سیستم سه الکترودی مطابقت دارند و نشان می دهند که با حضور PVP در الکترولیت باتری، سطح پتانسیل دشارژ بالاتر و یکنواخت تر است. منحنی های پلاریزاسیون نیز نشان می دهند با حضور این پلیمر، پلاریزاسیون غلظتی باتری کم تر و بنابراین دارای پتانسیل بالاتری است، به طوری که در منحنی مربوط به باتری حاوی این پلیمر، ولتاژ از 14/3 شروع شده و بعد از گذشت 90 دقیقه در حدود 3ولت باقی می ماند. این نتایج با نتایج امپدانس الکتروشیمیایی نیز مطابقت دارند. در ادامه، منحنی های پلاریزاسیون و طیف امپدانس الکتروشیمیایی تعدادی باتری لیتیم تیونیل کلرید تجاری از نوع ساختار بوبینی با اندازه ی D که مدت زمان های متفاوتی در مدار بوده و مصرف شده بودند نیز ثبت شده است و مورفولوژی سطح کاتد کربنی دو باتری با مدت زمان مصرف متفاوت نیز بررسی شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی